柴达木盆地东缘青海云杉树轮细胞结构变化特征及其对气候的指示

基于青海柴达木盆地东缘山地青海云杉生长上限的树轮样本,在获取树轮宽度数据的同时,获取了细胞特征指标,包括细胞个数和细胞大小,建立了树轮早材、晚材、整轮的细胞个数标准年表和细胞大小的最大值、最小值年表,并通过与附近茶卡气象站过去31年（1970—2000年）逐月降水量和温度的相关分析和响应函数分析,从细胞尺度探讨了青海云杉生长与外界气候要素的关系.结果表明：早材细胞个数与冬半年（上年10月至当年3月）温度之间呈正相关关系;晚材细胞个数除了与11月和12月最低温度呈显著正相关外,还与生长季中7月和8月平均温度呈显著相关关系;早、晚材细胞个数同时与7月的降水量呈显著负相关.早材细胞个数与5月的降水量呈正相关关系.对于早材最大细胞大小的年表来说,其变化与2月的降水量变化有很好的一致性,而晚材最小细胞的大小与8月降水量的变化同步.细胞个数和细胞大小不仅记录了树轮宽度所记录的温度变化信息,还额外记录了一定的降水信息,说明不同的树木生长指标能够记录不同的气候信息.利用同一地点同一树种不同类型的树轮指标,能够提取多种气候要素的变化信息,这对将来从同一样点的树轮资料中提取更丰富的气候信息以及发掘树轮气候学的潜力具有一定意义.     

柴达木盆地东缘青海云杉树轮细胞结构变化特征及其对气候的指示

基于青海柴达木盆地东缘山地青海云杉生长上限的树轮样本,在获取树轮宽度数据的同时,获取了细胞特征指标,包括细胞个数和细胞大小,建立了树轮早材、晚材、整轮的细胞个数标准年表和细胞大小的最大值、最小值年表,并通过与附近茶卡气象站过去31年（1970—2000年）逐月降水量和温度的相关分析和响应函数分析,从细胞尺度探讨了青海云杉生长与外界气候要素的关系.结果表明：早材细胞个数与冬半年（上年10月至当年3月）温度之间呈正相关关系;晚材细胞个数除了与11月和12月最低温度呈显著正相关外,还与生长季中7月和8月平均温度呈显著相关关系;早、晚材细胞个数同时与7月的降水量呈显著负相关.早材细胞个数与5月的降水量呈正相关关系.对于早材最大细胞大小的年表来说,其变化与2月的降水量变化有很好的一致性,而晚材最小细胞的大小与8月降水量的变化同步.细胞个数和细胞大小不仅记录了树轮宽度所记录的温度变化信息,还额外记录了一定的降水信息,说明不同的树木生长指标能够记录不同的气候信息.利用同一地点同一树种不同类型的树轮指标,能够提取多种气候要素的变化信息,这对将来从同一样点的树轮资料中提取更丰富的气候信息以及发掘树轮气候学的潜力具有一定意义.     

树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应

通过对比新疆巩乃斯地区艾肯达坂采样点雪岭云杉5种树轮灰度年表与其对应4种密度年表的特征参数、年表曲线及其在全频域、高频域及低频域上的相关系数,发现早材平均灰度和晚材平均灰度的变化能够较好的反映早材平均密度和晚材平均密度的变化,而年轮最大灰度和年轮最小灰度的变化对年轮最小密度和年轮最大密度的变化则反映较差.与这一地区气象资料的相关分析结果表明,当年5月至8月平均最高气温与年轮平均灰度年表的相关性最好且具有明确的树木生理学意义,最高单相关系数为-0.542 (P＜0.0001,n=51).证明了树轮灰度在历史时期气候变化研究中的应用潜力,同时也为将来在这一地区开展利用树轮灰度重建历史时期气候变化打下了基础.     

祁连山东部青海云杉死亡和存活个体径向生长对气候变化的响应差异

研究建立了祁连山东部青海云杉(Picea crassifolia)存活个体与死亡个体的树轮宽度年表和断面生长增量(BAI)序列,对青海云杉存活个体与死亡个体的径向生长特征及其对气候要素的响应关系进行了比较,尝试厘清青海云杉径向生长与气候要素之间的响应机制。结果表明:青海云杉死亡个体的径向生长速率明显低于存活个体(P ＜ 0.001),尤其是在20世纪80年代快速升温后,这一差距进一步加大,青海云杉死亡率也大幅增加。在1951-1986年期间,青海云杉径向生长主要受生长季前(上一年9月到当年2月)干湿状况的影响;而在1987-2020年期间,青海云杉径向生长则更多受生长季(当年6-8月)干湿状况的影响。并且与活树相比,死树对区域干湿状况表现出更高的敏感性,对气温的负响应也更强。随着气候变暖加剧,高温及其带来的干旱胁迫已成为区域内限制青海云杉径向生长的主要气候因素,青海云杉的死亡率可能会继续升高。     

祁连山中部低海拔地区青海云杉径向生长的气候响应机制

利用生理模型开展树木径向生长的气候响应机制研究对理解树木生长的生理机制、预估气候变化情景下森林生态系统的变化、提供森林保护管理的建议有重要意义。以祁连山中部低海拔地区青海云杉树轮记录为依据,利用Vaganov-Shashkin模型模拟青海云杉(Picea crassifolia)的径向生长,探讨青海云杉径向生长的生理机制。结果表明:降水对祁连山中部低海拔地区青海云杉径向生长起着决定性作用,5—8月份的降水直接影响当年青海云杉的径向生长,9月份的降水量影响翌年青海云杉的径向生长。根据本研究结果,水分是限制青海云杉径向生长的主要因子,建议青海云杉人工林种植时,可在5—8月份对青海云杉增加灌溉量。     

气候和密度对刺槐径向生长和干旱脆弱性的影响

为评估气候和竞争对刺槐径向生长、抗性和弹性的影响,使用年轮气候学方法建立河南省民权和济源不同密度刺槐的生长年表,确定不同密度刺槐径向生长与气象因子的关联,利用胸高断面积增量变化获得干旱事件前后不同密度刺槐的干旱脆弱性,旨在确定气候和密度对刺槐径向生长和干旱脆弱性影响。结果表明：在生长前期,不同密度刺槐的径向生长无显著差异,随着树木的生长,高密度刺槐的年轮宽度和胸高断面积增量(BAI)开始显著低于低密度(P<0.05)。Pearson相关分析结果显示,生长季的标准化植被蒸散指数、降水、相对湿度、温度和饱和水汽压亏缺是影响刺槐生长的重要因素。路径分析结果显示降水和温度是年尺度上影响刺槐生长关键因素。受干旱事件的影响,刺槐的年轮宽度和BAI均下降,低密度刺槐恢复力、弹性、相对弹性均显著高于高密度(P<0.05),在第1次干旱事件发生后,不同密度刺槐均恢复生长,但无法恢复到干旱前的生长水平。在多次干旱事件后,高密度刺槐相对弹性趋于或小于0,表明受多次干旱影响,其生长不能恢复到干旱前水平。随着时间的推移,济源刺槐在经历3次干旱后仍保留一定的弹性,但民权高密度刺槐在第2次干旱事件后相对...     

不同树高处树轮密度变化特征及其对气候的响应

以伊犁南部山区雪岭云杉风倒木为对象,研究了1.3、5、10、15、20 m树高处树轮圆盘样品的最大密度、最小密度、早材平均密度、晚材平均密度4种树轮密度年表,结合当地气象观测资料进行相关分析,研究树干不同高度树轮密度对气候要素的响应特征。结果表明: 同一树高下4种密度参数在整体上表现出较高的相关性,其中10、15、20 m树高相对显著;不同树高处晚材平均密度的一致性相对较好;不同树高处树轮密度对气候要素的响应存在差异,15 m树高处最大密度、晚材平均密度对上年7—9月、当年5—9月平均气温具有较好的响应。因此,在1.3 m处采集雪岭云杉样本存在对气温响应估计偏低的可能。     

祁连山西部青海云杉径向生长对气候因子的响应

利用树木径向生长监测仪(Dendrometer)和自动气象站在祁连山西部对8棵青海云杉的径向生长及环境因子进行了连续监测研究。结果表明: Gompertz函数拟合结果显示,2018—2020年青海云杉的径向生长分别开始于4月19日、4月17日和4月10日,在日平均气温超过5.5 ℃时径向生长开始;青海云杉生长结束时间分别为8月17日、8月21日和7月19日,生长结束时间与生长季末期降水量有关。研究区青海云杉径向生长量受干旱抑制强烈,其中与7月的日均温(负相关)和日降水量(正相关)相关性最高,与生长季初期(5月)的日降水量的相关关系存在年际间差异。     

阿尼玛卿山地不同海拔青海云杉(Picea crassifolia)树轮生长特性及其对气候的响应

利用位于同一坡面的青海云杉树芯样本,建立了4个海拔高度的树轮宽度指数年表。分析结果表明年表序列特征值大都因海拔而不同,各年表序列对气候因子的相关性在不同高度也表现出一定的差异:树木生长都与前一年10月份月均温显著正相关,与前一年8月份和当年5、6月份月均温显著负相关;与前一年9、10月份和当年5月份的降水量都呈显著正相关,但都随海拔升高呈波状变化。树轮宽度指数与不同时段的温度和温暖指数都呈负相关,表明5～9月是该地区青海云杉生长较为活跃的季节。响应函数分析结果表明该地区低海拔生长的青海云杉受温度和降水的影响都比高海拔生长的更显著,显然不同于以前研究的森林上下限树木的生长模式。4a表主成分中的第一主分量贡献率为81.071%,表明同一坡面影响树木生长的大环境因子是一致的。第一主分量与气候因子的相关分析同样显示出前一年生长季末和当年生长季初的水热组合是树木生长的主要限制因子,区域模拟也进一步证明了这一点。并认清了同一坡面青海云杉树轮记录的共性和差异,为今后树轮采样和研究提供一定的理论依据。     

阿尼玛卿山地不同海拔青海云杉(Picea crassifolia)树轮生长特性及其对气候的响应

利用位于同一坡面的青海云杉树芯样本,建立了4个海拔高度的树轮宽度指数年表。分析结果表明年表序列特征值大都因海拔而不同,各年表序列对气候因子的相关性在不同高度也表现出一定的差异：树木生长都与前一年10月份月均温显著正相关,与前一年8月份和当年5、6月份月均温显著负相关;与前一年9、10月份和当年5月份的降水量都呈显著正相关,但都随海拔升高呈波状变化。树轮宽度指数与不同时段的温度和温暖指数都呈负相关,表明5～9月是该地区青海云杉生长较为活跃的季节。响应函数分析结果表明该地区低海拔生长的青海云杉受温度和降水的影响都比高海拔生长的更显著,显然不同于以前研究的森林上下限树木的生长模式。4 a表主成分中的第一主分量贡献率为81.071%,表明同一坡面影响树木生长的大环境因子是一致的。第一主分量与气候因子的相关分析同样显示出前一年生长季末和当年生长季初的水热组合是树木生长的主要限制因子,区域模拟也进一步证明了这一点。并认清了同一坡面青海云杉树轮记录的共性和差异,为今后树轮采样和研究提供一定的理论依据。     

黑河上游祁连山区青海云杉生长状况及其潜在分布区的模拟

根据Hutchinson的n维超体积概念以及物种与资源利用之间的关系, 构建了青海云杉(Picea crassifolia)在三维环境资源空间中的生物-地理模型, 并利用该模型模拟了青海云杉的潜在分布及其对环境资源的利用状况。结果表明: 青海云杉在生长季平均气温、多年平均降水量及太阳直接辐射三维环境资源空间上的最佳配置为9 ℃、360 mm和1.9 × 10³ kW·h·m^-2; 用三元方程式的拟合结果在大范围上预测了青海云杉的潜在分布区, 并给出了其在对应地理位置上的生长状况。     

升温对祁连山东部青海云杉径向生长的影响

在祁连山东部西营河流域不同海拔采集年轮样品,利用树木年代学方法建立高海拔(3000 m)、中海拔(2750 m)、低海拔(2500 m)青海云杉标准化年表,将年轮宽度指数与不同时段气温和降水分别进行相关分析,研究祁连山东部不同海拔青海云杉径向生长对气候变暖的响应。结果表明: 水热是祁连山东部青海云杉径向生长的主要限制因子,不同海拔树木的生长限制因子基本一致。在显著升温之前(1961—1986年),低、中、高海拔3个样点的青海云杉径向生长均与上一年7—8月和当年8月平均最高温呈显著负相关,与当年6月相对湿度呈显著正相关。显著升温之后(1986—2014年),高、中、低海拔树木生长与气温仍呈显著负相关,而与当年2月的相对湿度由升温前的不显著负相关转为显著正相关,与6月降水和相对湿度由升温前的显著正相关转为不显著的负相关。升温导致祁连山东部各海拔青海云杉树轮生长变慢,其中高海拔所受影响最大。气候变暖导致的干旱胁迫可能是青海云杉径向生长发生变化的主要原因。     

祁连山青海云杉低液流特征及其影响因素

植被蒸腾作为林区生态水文的重要组成部分,是分析林区水分循环及其植被健康生长的基础,对林区保护和科学管理至关重要。本研究于2017—2018年运用热扩散探针对祁连山青海云杉树干液流进行连续监测,探究祁连山青海云杉蒸腾耗水特征,并分析影响云杉生长和蒸腾过程的主控因素。结果表明: 青海云杉树干液流的瞬时变化在晴天呈单峰曲线,在阴天呈多峰或双峰型曲线,在雨天基本无明显规律。青海云杉液流密度与太阳辐射变化趋势一致,晴天液流启动较早,结束较晚,液流历时12～14 h。因该地区海拔较高(2700 m),空气温度较低,饱和水汽压差(VPD)较低,导致液流密度整体偏低,平均为(0.86±0.49) kg·d^-1。在小时尺度上,液流瞬时速率受太阳辐射和VPD的显著影响,而在日尺度下,0～40 cm土层土壤温度和土壤水分含量与液流密度显著相关。云杉液流密度随着太阳辐射、空气温度和VPD的降低而降低,在祁连山高海拔林区,较低的土壤和空气温度以及较低的VPD和太阳辐射是导致该地区青海云杉液流偏低的主要原因。     

祁连山青海云杉林生物量和碳储量空间分布特征

根据野外调查资料、祁连山地区青海云杉林相图和气象资料,在GIS技术的支持下估算了祁连山地区青海云杉林的生物量和碳储量及其空间分布.结果表明：2008年,研究区青海云杉林平均生物量为209.24 t·hm^-2,总生物量为3.4×10⁷ t;研究区水热条件的差异使青海云杉生物量在地理空间上存在较大的差异性;经度每增加1°,青海云杉生物量增加3.12t·hm^-2;纬度每增加1°,生物量减少3.8 t·hm^-2;海拔每升高100 m,生物量减少0.05 t·hm^-2;2008年,研究区青海云杉林碳密度在70.4～131.1 t·hm^-2,平均碳密度为109.8 t·hm^-2,幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的平均碳密度分别为83.8、109.6、122、124.2和117.1 t·hm^-2,研究区青海云杉林总碳储量为1.8×10⁷ t.     

川西米亚罗林区主要树木生长对气候响应的差异

为分析青藏高原东缘半湿润区不同树种树木生长对气候变化的响应规律,于川西米亚罗林区海拔3000 m左右(低海拔)采集铁杉、岷江冷杉、紫果云杉,海拔4000 m左右林线位置(高海拔)采集岷江冷杉、四川红杉,共计182棵树木年轮样芯,建立了不同树种的树轮宽度年表,对不同树种的年轮指数与各月气候因子进行相关分析.结果表明： 在低海拔处,树木生长与4、5月气温呈负相关,与4、5月降雨呈正相关,受到春季干旱胁迫的影响;但树种之间存在显著差异： 铁杉的生长受春季干旱胁迫影响最严重,岷江冷杉次之,紫果云杉所受影响很小.在高海拔处,树木生长主要受生长季温度的影响,岷江冷杉年轮指数与当年2、7月最低气温呈显著正相关,与上一年10月最高气温亦呈正相关;四川红杉年轮指数与5月最高气温呈显著正相关,但与2月均温、3月最低气温呈显著负相关.近几十年青藏高原东北缘气候有干暖化趋势,如果这种趋势持续发生,低海拔紫果云杉长势将超过铁杉和岷江冷杉;高海拔处的升温更有利于岷江冷杉的生长.     

祁连山青海云杉林冠层持水能力

基于2008年祁连山大野口关滩流域青海云杉林冠截留观测数据和青海云杉林冠各组分持水能力实验室数据,采用直接测量和回归分析方法对青海云杉林冠层持水能力进行研究.结果表明:受不同因素影响,两种方法测得的青海云杉林冠层持水能力有一定差异.回归分析法主要受林内穿透雨观测方法的影响,所得林冠层最大持水能力为0.69 mm;直接测量法主要受样地内树高、胸径、植株密度、叶面积指数等影响,所得林冠层最大持水量为0.77mm.直接测量法得到的青海云杉林冠各组分单位面积最大持水量依次为树皮(0.31 mm)＞枝(0.28 mm)＞叶(0.08 mm).     

嵩山地区油松人工林树轮宽度对气候因子的响应

以河南登封嵩山地区不同坡向的油松人工林为对象,分别建立了跑马岭、峻极峰及区域油松差值年表。结果表明: 跑马岭油松年表的质量高于峻极峰油松年表;跑马岭油松年表和峻极峰油松年表都包含较高的气候信息,都与当年2月平均气温、生长季末期(9—10月)平均气温和平均最高温呈显著正相关,与当年5月的平均最高温呈显著负相关;跑马岭和峻极峰油松径向生长对气候响应有一定的差异,跑马岭油松径向生长主要与3月平均最低温和9月降水量呈显著正相关,而峻极峰与5月降水量和9月平均最低温呈显著正相关;区域油松年表包含了更多的气候信息。利用多元回归分析方法能较好地模拟出油松树轮宽度生长的限制因素是多个月的温度,尤其是当年9月平均气温,这与相关分析结果一致。本研究可以为本地区森林保护和生态建设提供基础服务。     

祁连山青海云杉叶片氮、磷含量随海拔变化特征

于2005年9月在祁连山北坡沿海拔梯度测定了青海云杉(Picea crassifolia)叶片氮、磷含量.结果表明,青海云杉叶氮、磷平均含量分别为9.75和0.97 mg·g-1.在种间水平上,青海云杉叶片氮、磷含量明显低于全球松科其它针叶树种;在种内水平上,随着海拔的增加,青海云杉叶片氮含量表现出降低的趋势,叶片磷含量变化趋势不明显.叶片氮含量与年均气温呈显著正相关关系(r=0.616**),与土壤水分呈显著负相关关系(r=-0.640**),与土壤有机质、全氮均呈显著负相关关系(r=-0.591**,r=-0.564**);叶片磷含量与年均温、土壤水分之间的关系不显著;叶片氮、磷之间的比率为10.2.表明温度和水分对青海云杉叶片氮、磷含量的影响主要是通过影响土壤生物化学过程(如养分有效性、根系对养分的吸收等)来实现的,青海云杉生长更多的受到氮素限制.